大型伺服压力机的控制系统设计共42页文档

1.1 伺服压力机国外现状
日本会田(AIDA)公司采用了自己开发的伺服马达和CNC控制系统推出了 NSl．D型的伺服压力机。其产品NSI．3000(D)的具体参数为：公称力3000kN， 公称力行程6mm，正常模式下滑块行程长度400mm和滑块行程次数30次／分。
日本天田(AMADA) 通过将伺服电动机与曲轴构造巧妙结合，实现灵活的行 程动作及在加工区域可以进行精确动作控制的数字伺服直接驱动装置。并于 2019年推出电动伺服压力机“SDEW2025”和“SDEW3025”。公称压力分别为 2000kN和3000kN。具备“振子”、“整形”、“重复”等7种运动模式。根据加 工对象选择运动模式，可进行高精度、稳定的加。此外，可增加用于在总公司 与工厂间交换程序及各种数据的网络功能，还准备了收集生产数据的“运转管 理软件”，可以管理运动方式、模具、工件、外围装置、图像之类的数据。
2019年，我国首台“混合驱动”伺服压力机由济南二机床集团研制成功， 主驱动可以任意编程控制，压力机吨位达到1000吨。
2019年11月，上海交大与齐二机床集团有限公司联合研制成功200吨 “H2S200型交流伺服压力机”，具有完全自主知识产权，将液压机的灵活性 与机械压力机的高效率优点有机结合起来，可以适应不同的冲压工艺要求。
2 大型伺服压力机机械本体
2.1 伺服机械压力机传动方案分析 2.2 杆系构型反演设计理论
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2.1 伺服机械压力机传动方案分析
为了提高伺服机械压力机的吨位与电机容量的比值，开发出低成本大吨 位的伺服机械压力机，国内外不少高校和企业正在以下3个方向进行研究:一 是以增力功能为目标，对各种传动机构进行串联式或并联式组合设计，以降 低伺服电机所需的扭矩和容量，进而降低设备的成本，常用的传动机构有带 轮副、齿轮副、蜗轮蜗杆副、丝杠螺母副、差动轮系、曲柄连杆、肘杆、多 连杆等; 二是利用交流异步电机的低成本和大容量, 通过多自由度合成机构, 实现异步电机与伺服电机混合驱动, 以降低伺服电机的容量; 三是采用新型 电力拖动系统, 如利用直线电机、开关磁阻电机驱动伺服机械压力机，以降 低设备的成本。
1.2 伺服压力机国内现状
陆永辉、卢宗武、张策等人分别采用了混合驱动机构，用伺服电机与常 规电机混合驱动压力机。在这种方案中，常规电机用来传递主要动力，而伺 服电机则通过调整五杆机构来控制滑块的位移，以此可以实现冲压工艺的调 节。
目前国内在从事相关研究机构有，广东锻压集团、扬力集团、浙锻集团、 徐锻集团、扬锻集团、清华大学、香港中文大学、南京航空航天大学、河海 大学、华中科大、西安交大、南京理工大学、浙江大学、东南大学、广东工 业大学等, 部分单位已经开发出初步样机。
大型伺服压力机 控制系统设计
1 伺服压力机国内外现状 2 伺服压力机机械本体研究 3 伺服压力机控制系统研究 4 实验样机的构成
1 伺服压力机国内外现状
1.1 伺服压力机国外现状 1.2 伺服压力机国内现状
1.1 伺服压力机国外现状
近年来，由于大功率伺服电机的研究开发成功，由大功率伺服电 机驱动的新型机械设备也相应出现，如世界著名的KOMATSU、AIDA、 AMADA、AMINO、TOYO等公司，先后推出了采用该技术的伺服压力机、 伺服折弯机、伺服注塑机等设备。在此期间，机械压力机的传动结构 发生了很大变化，最大的创新点在于伺服电机取代了传统的主驱动电 机、飞轮、离合器和制动器，国内外的研究学者和压力机制造公司在 直接驱动方式上做了不少的探索。lO多年前，在美、日、欧等工业发 达国家就已经兴起了交流伺服电动机直接驱动压力机的研究与开发。
1.1 伺服压力机国外现状
日本AIDA和日本FANUC公司共同开发了一种高效率生产小型冲压件的伺服 电机的压力成型机，这种成型设备可用于生产多种引线的引线框、手表机芯 的精密齿轮、精密汽车零件等小型精密品。日本小松公司90年初试制了数字 化机械驱动的数控回转头压力机，其传动原理为伺服电机加精密螺旋。2019 年，小松公司又开发出新型伺服压力机，利用2台伺服电机通过皮带减速，带 动滚珠丝杆运动，再通过肘杆机构带动滑块上下运动。该公司先后推出了H1F、 H2F、H2W和HCP系列复合型伺服压力机。其产品H2W200H的具体参数为：公称 力2000kN，滑块行程长度150mm，滑块行程次数85次／分，滑块调节量120mm。
1.2 伺服压力机国内现状
由于国外技术商业保密的原因，国外产品资料中对交流伺服压力机的机构 特性及控制方式介绍很少，特别是不转让大功率交流伺服电动机的技术，国 内伺服压力机的研究工作落后国外十多年。但最近几年，国内伺服压力机的 研究工作有了较快的进展，有多家单位进行了伺服压力机的研究开发工作。
浙江大学叶云岳自80年代末开始研究直线伺服电机驱动的锻压设备，成 功地完成了直线电机驱动小型压力机的研制。现在己能小批生产5KN、10KN 31．5KN、60KN冲压机，更大吨位的压力机还在试制。
1.1 伺服压力机国外现状
德国舒勒(Schuler)股份公司最新研制开发了新一代压力机，该机采用了 适合于大批量或多品种生产的伺服驱动系统，大大提高了冲压设备的生产效 率和灵活性。推出了2500kN、3150kN、4000kN、5000kN和6300kN公称力的新 一代系列冲压设备，都配备了被称之为“PSE”的部件，而且所有的冲压设备 都采用了集成化的模块，按照模块化结构制造，因此，Schuler股份公司可以 为用户提供性能更强大的板材冲压设备。产品TSD2．250的具体参数为：公称 力2500kN，滑块行程长度60～250mm和滑块行程次数3—70次／分。
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1.1 伺服压力机国外现状
美国协易(SEYI)公司推出了门型单轴(SDl系列)和门型双轴(SD2系列) 伺服压力机，该系列产品具有高扭矩能力，系统中内建100组模具记忆。其 产品SD2-400H的具体参数为：公称力4000kN，公称力行程7mm，滑块行程长 度200mm，滑块行程次数40次／分。
在现有伺服压力机产品方面，还有山田公司的Svo．5型与Mga-24型伺 服压力机，纲野公司的ServoLink型伺服压力机，以及台湾金丰公司的CMI 型伺服压力机。